基于视频监测的冲孔灌注桩斜岩测量预警系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了基于视频监测的冲孔灌注桩斜岩测量系统，所述桩机对面设置有用于视频监控的监控模块；所述底座一侧设置有卷扬机，所述支架上还设置有复数个辅助滑轮，钢丝绳从卷扬机上伸出穿过辅助滑轮与冲锤连接，所述底座一侧设置有桩孔，所述桩孔顶部设置有钢护筒，所述桩孔还通过泥浆泵与泥浆池连通；所述钢丝绳上还设置有复数个标志物，监控模块能记录标志物的升降位置和摆动位置。本申请的系统和方法采用监控模块和标志物结合，安装简易，使用方便，能够低成本高效率的采集到所需的标志物的竖向位移、水平位移数据和倾斜角度，通过上述数据可以快速的计算出斜岩倾斜角度，节省了人力物力，节约了施工成本。

【技术实现步骤摘要】
基于视频监测的冲孔灌注桩斜岩测量预警系统及方法
本专利技术涉及基建领域，具体涉及一种基于视频监测的冲孔灌注桩斜岩测量预警系统及方法。
技术介绍
桩基础是地基处理中最常用的一种深基础形式，其具有承载力高、基础沉降小的特点。然而，工程实践证明，岩溶地区岩面标高复杂多变，多存在倾斜岩面，穿越斜岩面的桩在入岩施工时经常存在如卡锤、每次进尺小甚至无法进尺的问题，为此造成施工进度过慢、施工成本加大的现实问题。目前针对斜岩倾斜角度的研究仍较少。传统方法是冲孔灌注桩程控过程中，通过人工观察钢丝绳偏位情况来判断是否存在斜岩，通过偏位方向、偏位振幅以及深度来确定斜岩的方向及倾斜角度。整个冲孔灌注桩施工过程需要施工人员全程监管，需耗费较大的人力物力，且人为监控存在较大的不稳定因素，无法及时发现施工异常，导致施工质量问题，且效率低，人工成本高。而且桩机的钢丝绳在使用过程中由于磨损老化，需要定期更换，而不同施工环境的磨损情况差异巨大，很难有效把握更换的时机。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术旨在提供一种安装简单、效率更高的基于视频监测的冲孔灌注桩斜岩测量预警系统及方法。为实现该技术目的，本专利技术的方案是：基于视频监测的冲孔灌注桩斜岩测量系统，包括桩机、控制终端，所述桩机对面设置有用于视频监控的监控模块；所述桩机包括冲锤、钢丝绳、卷扬机、支架和底座，所述底座一侧设置有卷扬机，所述支架上还设置有复数个辅助滑轮，钢丝绳从卷扬机上伸出穿过辅助滑轮与冲锤连接，所述底座一侧设置有桩孔，所述桩孔顶部设置有钢护筒，所述桩孔还通过泥浆泵与泥浆池连通；所述钢丝绳上还设置有复数个标志物，监控模块能记录标志物的升降位置和摆动位置；所述监控模块上还设置有通讯模块，所述监控模块通过通讯模块将视频数据传输至服务器，控制终端能从服务器中读取视频数据并进行分析。作为优选，所述标志物为反光条、或者LED灯带、或者油漆带中的一种或者多种。作为优选，所述桩孔外侧还设置有复数根带有标志物的警戒杆，所述监控模块上还设置有用于报警的扬声器和警示灯。一种用于冲孔灌注桩斜岩施工的测量方法，根据基于视频监测的冲孔灌注桩斜岩测量系统，具体步骤如下：S1数据采集，在桩机冲孔灌注桩施工过程中，监控模块监测记录桩机每次冲锤过程中标志物运动视频，然后将视频数据传输至服务器，控制终端从服务器获取视频数据后分析出标志物在每次冲锤过程的竖向位移Hi，水平位移xi和倾斜角度θi，上述倾斜角度也表示桩身垂直度；S2倾斜角度计算，斜岩的倾斜角度计算方法为：其中αi为斜岩倾斜角度，h为冲锤形状的高度；S3斜岩预警，当倾斜角度θi超过阈值时，则判断存在斜岩，发出警报，提醒施工人员停止施工，同时控制终端上显示斜岩倾斜角度和此时桩孔深度，施工人员根据斜岩倾斜角度和桩孔直径计算抛填片石用量。作为优选，S3斜岩预警中抛填片石用量V＝πR2d+(πR3tanαi)/8，其中R为桩孔的直径，d为较桩孔内斜岩最高点高出的厚度。作为优选，S4安全警报，当有施工人员靠近警戒杆外侧且桩机正在工作时，扬声器发出短促警报声和警示灯闪烁；当桩机工作时施工人员进入警戒杆内侧区域，扬声器发出急促警报声和警示灯快速闪烁，并通知桩机控制人员准备停止施工；当桩机暂停时施工人员进入警戒杆内侧区域，警示灯慢速闪烁，当施工人员离开警戒杆内侧区域后，通知桩机控制人员可以继续施工。作为优选，还包括步骤S5工作记录，通过监控模块能记录冲锤工作次数，根据不同倾斜角度θi进行分类，记录不同倾斜角度θi出现的次数，制作成工作记录。作为优选，S5的工作记录中当倾斜角度θi大于1％时权重值设为a，出现次数为N1；当倾斜角度θi大于0.5％、小于1％时权重值设为b，出现次数为N2；当倾斜角度θi小于0.5％时权重值设为c，出现次数为N3；计算总权重值M＝aN1+bN2+cN3，当总权重值大于阈值时，提醒操作人员更换钢丝绳。本专利技术的有益效果，本申请的系统和方法采用监控模块和标志物结合，安装简易，使用方便，能够低成本高效率的采集到所需的标志物的竖向位移、水平位移数据和倾斜角度，通过上述数据可以快速的计算出斜岩倾斜角度，通过斜岩倾斜角及时件预警并指导后续抛填片石的操作，相比于传统人工实时观测方法，节省了人力物力，节约了施工成本；本申请测量方法，在能够准确判断桩基是否存在斜岩并测得斜岩倾斜角度，从而提高施工效率及施工质量；本申请的测量预警方法还可以有效保证施工安全，及时提醒施工时工作人员远离桩孔，并通知操作人员在桩孔附近无人时再进行施工；本申请的测量预警方法，还能统计冲锤的工作过程，根据具体施工情况，给出合理预期，及时提醒操作人员更换钢丝绳，降低因钢丝绳老化未及时更换而造成的事故概率。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的控制终端和服务器的通讯参考图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。如图1-2所示，本专利技术所述的具体实施例为基于视频监测的冲孔灌注桩斜岩测量系统，包括桩机2、控制终端1，所述桩机2对面设置有用于视频监控的监控模块3；所述桩机2包括冲锤201、钢丝绳202、卷扬机203、支架204和底座205，所述底座205一侧设置有卷扬机203，所述支架204上还设置有复数个辅助滑轮206，钢丝绳202从卷扬机203上伸出穿过辅助滑轮206与冲锤201连接，所述底座205一侧设置有桩孔6，所述桩孔6顶部设置有钢护筒8，所述桩孔6还通过泥浆泵与泥浆池连通；所述钢丝绳202上还设置有复数个标志物4，监控模块3能记录标志物4的升降位置和摆动位置；多个标志物是为了防止第一个标志物随着冲锤冲进进出桩孔内导致监控模块无法准确跟踪，监控模块也可以同时监测多个标志物的运动情况，在第一个标志物进入桩孔后，相机跟踪目标主要以第二条标志物为准。所述监控模块3上还设置有通讯模块301，所述监控模块3通过通讯模块301将视频数据传输至服务器5，控制终端1能从服务器5中读取视频数据并进行分析。控制终端可以是电脑、平板或安卓手机。为了方便跟踪记录钢丝绳的运动数据，所述标志物4为反光条、或者LED灯带、或者油漆带中的一种或者多种。为了提高施工过程中的安全，所述桩孔6外侧还设置有复数根带有标志物的警戒杆7，所述监控模块3上还设置有用于报警的扬声器302和警示灯303。一种用于冲孔灌注桩斜岩施工的测量预警方法，根据基于视频监测的冲孔灌注桩斜岩测量预警系统，具体步骤如下：S1数据采集，在桩机冲孔灌注桩施工过程中，监控模块监测记录桩机每次冲锤过程中标志物运动视频，然后将视频数据传输至服务器，控制终端从服务器获取视频数据后分析出标志物在每次冲锤过程的竖向位移Hi，水平位移xi和倾斜角度θi，上述倾斜角度也表示桩身垂直度；位移及角度计算：桩机冲孔灌注桩施工过程中，通过控制终端处理，计算每次冲锤后标志物的累计竖向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于视频监测的冲孔灌注桩斜岩测量预警系统，其特征在于：包括桩机、控制终端，所述桩机对面设置有用于视频监控的监控模块；/n所述桩机包括冲锤、钢丝绳、卷扬机、支架和底座，所述底座一侧设置有卷扬机，所述支架上还设置有复数个辅助滑轮，钢丝绳从卷扬机上伸出穿过辅助滑轮与冲锤连接，所述底座一侧设置有桩孔，所述桩孔顶部设置有钢护筒，所述桩孔还通过泥浆泵与泥浆池连通；/n所述钢丝绳上还设置有复数个标志物，监控模块能记录标志物的升降位置和摆动位置；/n所述监控模块上还设置有通讯模块，所述监控模块通过通讯模块将视频数据传输至服务器，控制终端能从服务器中读取视频数据并进行分析。/n

【技术特征摘要】
1.基于视频监测的冲孔灌注桩斜岩测量预警系统，其特征在于：包括桩机、控制终端，所述桩机对面设置有用于视频监控的监控模块；
所述桩机包括冲锤、钢丝绳、卷扬机、支架和底座，所述底座一侧设置有卷扬机，所述支架上还设置有复数个辅助滑轮，钢丝绳从卷扬机上伸出穿过辅助滑轮与冲锤连接，所述底座一侧设置有桩孔，所述桩孔顶部设置有钢护筒，所述桩孔还通过泥浆泵与泥浆池连通；
所述钢丝绳上还设置有复数个标志物，监控模块能记录标志物的升降位置和摆动位置；
所述监控模块上还设置有通讯模块，所述监控模块通过通讯模块将视频数据传输至服务器，控制终端能从服务器中读取视频数据并进行分析。


2.根据权利要求1所述的基于视频监测的冲孔灌注桩斜岩测量预警系统，其特征在于：所述标志物为反光条、或者LED灯带、或者油漆带中的一种或者多种。


3.根据权利要求1所述的基于视频监测的冲孔灌注桩斜岩测量预警系统，其特征在于：所述桩孔外侧还设置有复数根带有标志物的警戒杆，所述监控模块上还设置有用于报警的扬声器和警示灯。


4.一种用于冲孔灌注桩斜岩施工的测量预警方法，其特征在于：根据权利要求1-3所述的基于视频监测的冲孔灌注桩斜岩测量预警系统，具体步骤如下：
S1数据采集，在桩机冲孔灌注桩施工过程中，监控模块监测记录桩机每次冲锤过程中标志物运动视频，然后将视频数据传输至服务器，控制终端从服务器获取视频数据后分析出标志物在每次冲锤过程的竖向位移Hi，水平位移xi和倾斜角度θi，上述倾斜角度也表示桩身垂直度；
S2倾斜角度计算，斜岩的倾斜角度计算方法为：



其中αi为斜岩倾斜角度，h为冲锤形状的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢芳君，闫树平，胡志承，邓启智，翟翠斌，付增亮，李海涛，邓学文，刘闯，
申请(专利权)人：中铁二十二局集团市政工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44